(57)【要約】【課題】光吸収による熱の影響を低減する反射型液晶表示素子を提供する。【解決手段】反射電極部２１は、基板２上に設けらる。透明基板３は、基板２の反射電極部２１の設けられた面と所定の間隔を有して設けられる。透明電極部３１は、透明基板３の基板２と対向する面に、反射電極部２１に対向して設けられる。液晶４は、基板２と透明基板３との間に封入され、反射電極部２１と透明電極部３１との間に印加される電圧により配向が変化する。シール部５は、基板２と透明基板３との間に、液晶４の周囲を囲むように設けられる。遮光膜９は、透明基板３の基板２と対向する面と反対の面に、反射電極部２１に対向する部分は覆わないように設けられ、光を反射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた反射電極部と、
前記基板の前記反射電極部の設けられた面と所定の間隔を有して設けられた透明基板と、
前記透明基板の前記基板と対向する面に、前記反射電極部に対向して設けられた透明電極部と、
前記基板と前記透明基板との間に封入され、前記反射電極部と前記透明電極部との間に印加される電圧により配向が変化する液晶と、
前記基板と前記透明基板との間に、前記液晶の周囲を囲むように設けられたシール部と、
前記透明基板の前記基板と対向する面と反対の面に、前記反射電極部に対向する部分は覆わないように設けられ、光を反射する遮光膜と
を備えることを特徴とする反射型液晶表示素子。
【請求項２】
前記透明基板に対して傾斜して入射する光の位相差を補償する位相差補償膜を前記遮光膜の前記透明基板と対向する面と反対の面に備えることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示素子。
【請求項３】
前記位相差補償膜は、負のＣプレートを含むことを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示素子。
【請求項４】
前記位相差補償膜は、正のＡプレートを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の反射型液晶表示素子。
【請求項５】
前記遮光膜は、光吸収膜を備え、前記光吸収膜は前記遮光膜の前記透明基板と接する面を形成していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の反射型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光吸収による熱の影響が少ない反射型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上面に反射電極を有する反射基板と、下面に透明電極を有する透明基板と、反射基板と透明基板との間にシール部により囲まれたエリアに封入された液晶とを備える、プロジェクタ等に用いられる反射型液晶表示素子が知られている。このような反射型液晶表示素子は、液晶を反射電極と透明電極との間に生じる電位差によって配向状態を変化させることにより、上方から照射され、反射電極において反射する偏光状態を制御し、スクリーンに所望の画像を投射する。
【０００３】
特許文献１に記載されるように、反射型液晶表示素子は、画素部となる反射電極を入射光に対して露出させるために、透明基板の上方に画素部に対応した開口部を有する遮光板が設けられる。これは、液晶とシール部の境界における、液晶が並んでいない部分が要因である不要な反射光を遮断し、結果的にプロジェクタのコントラストを高める役割を担っている。
【０００４】
このような遮光板には、ブラックマトリクスなどに用いられる光吸収材料か、表面を黒色処理した金属材料を用いる。ウエハの取れ数によるコストへの影響から、反射基板の面積には制約が生じる。その一方で、外部からの不純物の流入を防止するためにシール部の幅を広くしたい。そのため、画素部からシール部までの距離は限られており、遮光板は、位置と開口部の広さに高い精度が要求される。更に、なるべく多くの光を反射型液晶表示素子に照射させるために、反射型液晶表示素子と遮光板は近接させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プロジェクタでは強力な光を照射するため、反射型液晶表示素子の遮光板は、光の吸収により発熱する。そのため、発熱した遮光板の熱が反射型液晶表示素子に伝わり、透明基板に複屈折を発生させてしまう。複屈折の発生は、反射型液晶表示素子で制御する偏光状態を狂わせるため、結果として画像に色ムラができる等の不具合を生じる。
【０００７】
透明基板上に遮光膜として光吸収材料を設ければ遮光板を省略できるが、さらに光吸収による発熱の影響が大きい。そのため、透明基板材料として、石英などの光弾性定数の小さい材料に限定しなければならない。
【０００８】
上記問題点を鑑み、本発明は、光吸収による熱の影響を低減する反射型液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、基板（２）と、前記基板（２）上に設けられた反射電極部（２１）と、前記基板（２）の前記反射電極部の設けられた面と対向する面と所定の間隔を有して設けられた透明基板（３）と、前記透明基板（３）の前記基板と対向する面に、前記反射電極部（２１）に対向して設けられた透明電極部（３１）と、前記基板（２）と前記透明基板（３）との間に封入され、前記反射電極部（２１）と前記透明電極部（３１）との間に印加される電圧により配向が変化する液晶（４）と、前記基板（２）と前記透明基板（３）との間に、前記反射電極部（２１）の周囲を囲むように設けられたシール部（５）と、前記透明基板（３１）の前記基板（２）と対向する面と反対の面に、前記反射電極（２１）に対向する部分は覆わないように設けられ、上方から入射する光を反射する遮光膜（９）とを備える反射型液晶表示素子であることを要旨とする。
【００１０】
また、本発明の第１の態様に係る反射型液晶表示素子においては、前記透明基板（３）に対して傾斜して入射する光の位相差を補償する位相差補償膜（１２）を前記遮光膜の前記透明記板と対向する面と反対の面に備えることができる。
【００１１】
また、本発明の第１の態様に係る反射型液晶表示素子においては、前記位相差補償膜（１２）は、負のＣプレートを含むことができる。
【００１２】
また、本発明の第１の態様に係る反射型液晶表示素子においては、前記位相差補償膜（１２）は、正のＡプレートを含むことができる。
【００１３】
また、本発明の第１の態様に係る反射型液晶表示素子においては、前記遮光膜は、光吸収膜（９２）を備え、前記光吸収膜は前記遮光膜の前記透明基板と接する面を形成していることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光吸収による熱の影響を低減する反射型液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子の基本的な構成を説明する模式的な上面図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子の基本的な構成を説明する模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子の使用例を説明する模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、従来の反射型液晶表示素子に光が入射する様子を説明する模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子に光が入射する様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための素子や装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子１は、図１に示すように、反射基板２と、反射基板２の上面に設けられ、上方から照射された光を反射する反射電極部２１と、反射基板２の上方に、反射基板２と所定の間隔Ｋを有して設けられた透明基板３と、透明基板３の下面に、反射電極部２１に対向して設けられた透明電極部３１と、平面視、反射電極部２１の周囲を囲むように、反射基板２と透明基板３との間に設けられたシール部５と、シール部５により反射基板２と透明基板３との間に封入され、反射電極部２１と透明電極部３１との間に印加される電圧により配向が変化する液晶４と、平面視、反射電極部２１と重複せず、少なくともシール部５と液晶４との境界と重複するように、透明基板３の上面に設けられ、上方から入射する光を反射する遮光膜９とを備える。
【００１９】
反射基板２は、例えばｐ型シリコン基板等からなる矩形平板である。反射基板２の上面には、図示を省略した複数のスイッチング素子を含む回路が構成されている。スイッチング素子は、反射基板２の上面にマトリクス状に設けられ、反射電極部２１と透明電極部３１との間に印加する電圧を制御する。反射電極部２１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の反射率の高い金属からなり、反射基板２の上面の、端部を除く部分に矩形に設けられる。反射電極部２１は、複数のスイッチング素子に対応してマトリクス状に区画され、複数の画素を構成する。
【００２０】
透明基板３は、例えば、透明な無アルカリガラス基板や石英基板等をからなる矩形平板である。透明電極部３１は、例えば、透明な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）薄膜等からなる。透明電極部３１は、反射電極部２１の複数の画素に対して共通する共通電極として区画されずに成膜される。
【００２１】
シール部５は、硬化性樹脂等からなり、反射基板２と透明基板３とを接合する。シール部５は、平面視、反射電極部２１と重複しないように、反射基板２と透明基板３との間に枠状に設けられる。反射電極部２１、透明電極部３１のそれぞれ表面には、液晶４を配向する、図示を省略した配向膜が成膜されている。
【００２２】
遮光膜９は、上方から入射する光を反射する光反射膜９１と、光反射膜９１の下面に成膜され、下方から入射する光を吸収する光吸収膜９２とを備える。光反射膜９１は、遮光膜９の上層を構成し、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等を含む金属から、蒸着や、スパッタ等の真空成膜法により成膜される。光反射膜９１は、屈折率の異なる誘電体を１／２波長の整数倍となる光学膜厚で積層した多層膜ミラーであっても良い。光吸収膜９２は、例えば、クロム（Ｃｒ）を含む金属等からなり、真空成膜法等により成膜される。光吸収膜９２は、その他、黒色の顔料を含む樹脂等から構成されてもよい。
【００２３】
反射基板２の上面の反射電極部２１が設けられていない外側領域には、周辺回路パターンが構成されており、上方から入射した光を乱反射してしまう。また、液晶４とシール部５との境界近傍では、シール部５からの不純物により、液晶４の配向が乱れている部分が存在する。このような個所に直線偏光が入射すると、拡散し、ランダム光（無偏光）の状態で反射されるため、表示する画像を乱す要因となる迷光となる。この為、遮光膜９は、画素部となる反射電極部２１を開口し、反射基板２の外側領域や液晶４とシール部５との界面に対して遮光する。更に、遮光膜９は、光反射膜９１において上方から照射された光を反射するので、光吸収による発熱の影響を低減できる。
【００２４】
上方から照射される光には、反射型液晶表示素子１に対して垂直に入射する光だけでなく、斜めに入射する光も含まれる。従来、反射基板に向けて斜めに入射した光は、反射基板と遮光板との間で多重反射し、結果として迷光になっていた。本発明の実施の形態における反射型液晶表示素子１は、遮光膜９が多層構造となっており、下層の光吸収膜９２において下方から入射する光を吸収することにより、反射型液晶表示素子１における迷光を低減できる。
【００２５】
反射型液晶表示素子１は、図２に示すように、固定ベース６に固定され、図示を省略した光源から照射される光Ｌ１を、マクニールキューブ型の偏光ビームスプリッタ（Polarized Beam Splitter:ＰＢＳ）１１を介して入射する。ＰＢＳ１１の反射面は、入射光Ｌ１と平行な方向に対して４５°傾斜して設置されている。入射光Ｌ１をそのまま透過させ、反射型液晶表示素子１において反射した反射光Ｌ２をほぼ直角に反射し、反射光Ｌ３として投射レンズ１４に入射させる。ＰＢＳ１１は、光Ｌ１がＰ波の場合は光Ｌ１をそのまま透過し、光Ｌ２がＳ波の場合は反射する。或いは、光Ｌ１がＳ波の場合に透過し、光Ｌ２がＰ波の場合に反射するＰＢＳ１１を用いてもよい。
【００２６】
ＰＢＳ１１を透過した光Ｌ１は、反射型液晶表示素子１において変調されて反射し、反射光Ｌ２のうち、Ｓ波成分のみが反射光Ｌ３としてＰＢＳ１１において反射される。ＰＢＳ１１の反射面において反射された光Ｌ３は、投射レンズ１４に入射し、図示を省略したスクリーンに投射される。即ち、遮光膜９の光反射膜９１において入射光が変調されずそのまま反射すれば、ＰＢＳ１１において直角に反射せず、透過するため、スクリーンに投影される映像では、遮光膜９に対応する部分が黒く表示される。
【００２７】
よって、透明基板３は、入射光の吸収が小さくなり、熱の影響により発生する複屈折を抑えることができる。更に、反射電極部２１と遮光膜９とで多重反射する光は、入射光に比べてわずかなため、光吸収による熱の影響はかなり小さい。
【００２８】
上述の通り、反射型液晶表示素子１に入射する光は、反射型液晶表示素子１に対して斜めの成分も含まれるため、ＰＢＳ１１にも斜めの光が入射している。この場合、設計した光軸に対して、光のＰＢＳ１１への入射方向がずれてしまうため、光が所望の明るさで透過、反射しない。また、偏光板やＰＢＳは、設計された軸からずれて斜めに入射する光に対して、ある程度の誤差まで一定の消光比、透過率、反射率を有するが、誤差が大きくなると性能が低下する。よって、表示される画像のうち、透明基板３の遮光膜９に対応する領域とその近傍が、所望の輝度より明るくなってしまう。
【００２９】
そこで、反射型液晶表示素子１は、図１に示すように、透明基板３に対して傾斜して入射する光の位相差を補償する負のＣプレートである位相差補償膜１２を備えることで、斜めに入射する光の漏れによる影響を低減することができる。負のＣプレートは、面方向に屈折率異方性がなく、面に対して厚み方向に屈折率異方性を有し、面方向の屈折率より厚み方向の屈折率が小さいという特性を持つ。負のＣプレートは、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、光の波長よりも十分短い膜厚で屈折率の異なる誘電体を積層し、構造性複屈折を利用したもの、また、水平配向型の液晶ポリマーや延伸フィルム等のＡプレートを、同じ位相差を持たせて遅相軸を直交させた膜を組み合わせたもの等を採用可能である。
【００３０】
反射型液晶表示素子１は、液晶４に対する位相差補償板１３が併せて用いられることが多い。この場合、反射型液晶表示素子１の反射電極部２１に反射した光の位相差補償は成り立つが、遮光膜９の光反射膜９１から反射した光は、位相差補償板１３を２回通過した分の位相差が付加されるのみとなる。よって、場合によってはその位相差をキャンセルする位相差補償も必要となる。
【００３１】
例えば、垂直配向（ＶＡ）型液晶において、液晶の傾く方向を決めるため、配向膜近傍の液晶は傾斜され、その傾斜分だけ位相差が生じる。図１に示すように、液晶４の傾斜により生じた位相差の補償のため、正のＡプレートの位相差補償板１３が用いられる。位相差補償板１３による位相差の補償のため、正のＡプレートで遅相軸を直交させた膜または位相差補償膜１２を、遮光膜９の光反射膜９１の上面に設ければよい。正のＡプレートは、例えば、水平配向型の液晶ポリマー、延伸フィルム、波長より十分短いピッチで誘電体や硬化性樹脂に凸形状を形成し、構造性複屈折を利用したものがあげられる。
【００３２】
また、ＶＡ型液晶の視野角補償のように、斜めに入射する光に対する補償には、負のＣプレートの位相差補償板１３が用いられる。この位相差の補償として、正のＣプレートからなる位相差補償膜１２を遮光膜９の光反射膜９１の上面に設ければよい。正のＣプレートは、例えば２軸性の延伸フィルムなどを用いればよい。
【００３３】
また、ねじれネマティック（ＴＮ）液晶の視野角補償等に用いられる負のハイブリッド配向の液晶ポリマーが用いられる場合、正のハイブリッド配向の液晶ポリマーを位相差補償膜１２として遮光膜９の光反射膜９１の上面に設ければよい。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子１は、必ずしも位相差補償膜１２を備えなければならないわけではない。また、本発明の実施の形態において例示した種々の位相差補償膜１２のいずれを採用してもよく、位相差補償膜１２として、複数の種類の膜を積層し、多層構造としてもよい。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子１によれば、光吸収による熱の影響を低減できるので、透明基板３の材料の選択性を広げることができる。
【００３６】
例えば、図３に示すように、遮光板８が透明基板３と間隔して設けられる場合、図３（ａ）に示すように、遮光板８ａの幅が広いと、反射電極部２１に向けて斜めに入射する光が、遮光板８ａにより遮られやすくなってしまう。また、図３（ｂ）に示すように、遮光板８ｂの幅が狭いと、斜めに入射する光が液晶４とシール部５との界面に到達しやすくなってしまう。
【００３７】
それに対して、図４に示すように、遮光膜９が透明基板３の上面に直接設けられる場合、図４（ａ）に示すように、遮光膜９ａの幅が広くても、反射電極部２１に向けて斜めに入射する光が、遮光膜９ａにより遮られにくい。また、図４（ｂ）に示すように、遮光膜９ｂの幅が狭くても、斜めに入射する光が液晶４とシール部５との界面に到達しにくい。
【００３８】
よって、本発明の実施の形態に係る反射型液晶表示素子１によれば、遮光膜９が透明基板３の上面に直接設けられているので、遮光膜９の開口部に入射する光の広がりについて、遮光膜９の位置精度のマージンを広くすることができる。
【００３９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４０】
既に述べた実施の形態においては、ＰＢＳ１１は、マクニールキューブ型に限るものでなく、ワイヤーグリッド等を用いてもよい。
【００４１】
上記の他、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…反射型液晶表示素子
２…反射基板
３…透明基板
４…液晶
５…シール部
６…固定ベース
８…遮光板
９…遮光膜
１１…ＰＢＳ
１２…位相差補償膜
１３…位相差補償板
１４…投射レンズ
２１…反射電極部
３１…透明電極部
９１…光反射膜
９２…光吸収膜
【図１】
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【図２】
2013064927.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013064927.tif 000006